Elektronické přístroje a zařízení, vznik a vývoj elektroniky

Co je elektronika

Elektronika je oblast vědy a technologie, která zahrnuje studium a aplikaci elektronických a iontových jevů vyskytujících se ve vakuu, plynech, kapalinách, pevných látkách a plazmatu, jakož i na jejich hranicích.

Elektronika se skládá ze dvou hlavních částí:

• fyzikální elektronika, jejímž předmětem je teoretické a experimentální studium elektronických a iontových jevů, principy konstrukce elektronických zařízení a instalací, principy získávání, přeměny a přenosu elektrické energie pomocí elektronických zařízení a zařízení, mechanismus působení toky elektronů, iontů, kvant a elektromagnetických polí na hmotě;

• technická (aplikovaná) elektronika, jejímž předmětem je teorie a praxe používání elektronických zařízení, zařízení, systémů a instalací v různých oborech lidské činnosti — věda, průmysl, komunikace, zemědělství, stavebnictví, doprava atd.

Elektronické přístroje a zařízení

Elektronická zařízení a zařízení zaujímají v elektronice ústřední postavení. Jsou přímým nebo nepřímým předmětem výzkumu ve fyzikální elektronice a slouží jako základní prvky v inženýrském vývoji v technické elektronice.

Fyzikální jevy související s pohybem elektronů, ale nerealizované v elektronických zařízeních (například kosmické záření, šíření rádiových vln atd.), nepatří do fyzikální elektroniky, ale do odpovídajících odvětví fyziky (zejména rádiové fyziky). ).

Podobně elektrická zařízení, i když jako pomocné obsahují jednotlivé elektronické součástky, ale obecně nevycházejí z vlastností elektronických zařízení, například zesilovač elektrického stroje, magnetický zesilovač, ale osciloskopy s elektronovým paprskem, rentgenová zařízení, radary, energetické spektrum analyzátory částic atd. — k technické elektronice (viz — Druhy elektronických zařízení, Co je výkonová elektronika).

Vznik a vývoj elektroniky

Zrodu elektroniky předcházel objev elektrického oblouku (1802), doutnavého výboje v plynech (1850), katodových paprsků (1859), vynález žárovky (1873) atd.

Jako samostatný vědní a technologický obor se však elektronika začala rozvíjet koncem 19. a začátkem 20. století po objevu termionického záření (1883) a fotoelektronového záření (1888) a vývoji elektronky (1897). vakuová dioda (1904), vakuová trioda (1907), krystalový detektor (1900 — 1905) (Viz —Historie, princip činnosti, konstrukce a použití elektronek).

Vakuová trioda

Vynález rádia (1895) podnítil pokrok a měl rozhodující vliv na další rozvoj elektroniky, zejména v období 1913-1920.

Žena poslouchající rádio přes sluchátka (1923)

V letech 1933-1935 začal v průmyslu využívat tepelné účinky vysokofrekvenčních proudů pro indukční ohřev kovů a slitin a kapacitní (dielektrický) ohřev dielektrik a polovodičových materiálů. Během druhé světové války (1939-1945) sehrál radar důležitou roli ve vývoji elektroniky.

Neradiotechnické aplikace elektronických zařízení se dlouhodobě vyvíjejí pod silným vlivem radiotechniky, ze které si vypůjčují základní prvky, schémata a metody.

Další vývoj radiotechnických aplikací elektroniky se ubíral samostatnými směry, zejména v oblasti jaderné techniky (od roku 1943), výpočetní techniky (od roku 1949) a hromadné automatizace výroby a procesů.

První polovodičový tranzistor (vynález tranzistoru byl nazýván nejvýznamnějším vynálezem 20. století)

Od počátku 50. let, po vynálezu tranzistoru, začala vzkvétat polovodičová elektronika, která umožnila plnit zvýšené požadavky na spolehlivost, účinnost a rozměry složitých elektronických zařízení a zejména umožnila vývoj nového sekce teoretické a aplikované elektroniky — mikroelektronika.

«Radionette» - první model přenosného rádia v roce 1958, vyrobený norským výrobcem Radionette

Stupeň implementace elektronických zařízení v různých oblastech lidské činnosti je kritériem pro moderní technický pokrok, protože elektronika může dramaticky zvýšit produktivitu fyzické a duševní práce, zlepšit ekonomické ukazatele výroby a také řešit problémy, které ostatní neřeší. prostředek.

Elektronická zařízení a zařízení jsou hlavními prvky moderní automatizované výroby (Částečná, plná a komplexní automatizace).

Výhody elektronických zařízení a zařízení

Elektronická zařízení a zařízení ve srovnání s mechanickými, elektromechanickými, pneumatickými a jinými umožňují zvýšit rychlost odezvy (zejména rychlost zpracování informací) o mnoho řádů, mají značnou citlivost na malé signály, poskytují mimořádnou flexibilitu a flexibilitu ze samostatných funkčních bloků, neobsahují žádné pohyblivé části a mají zpravidla mnohem menší rozměry a hmotnost.

Kvadrokoptéra je klasickým příkladem mechatronického zařízení (mechanické, elektrické a elektronické prvky jsou neoddělitelně spojeny v jednom systému)

Elektronické zařízení je univerzální a flexibilní, protože stejná zařízení (zesilovače, klopné obvody, generátory atd.) lze použít k řešení různých problémů ve zcela odlišných oblastech a parametry bloků a zařízení (zesílení, výstupní napětí, provozní frekvence ) , ovládací úrovně) jsou upravovány v širokém rozsahu nejjednoduššími prostředky, což umožňuje vývoj a použití jednotných stavebních bloků, jejichž kombinace může poskytovat různé funkce v různých oblastech použití.

Klasifikace elektroniky podle oblastí použití elektronických zařízení

Technickou (aplikovanou) elektroniku lze klasifikovat podle oblastí použití elektronických zařízení, samostatně uvažovat radioelektroniku, průmyslovou elektroniku, dopravu, lékařskou, geologickou, jadernou atd.

Charakteristickým rysem radioelektroniky, nejstaršího odvětví technické elektroniky, je použití elektronických zařízení pro vysílání a příjem elektromagnetických vln v širokém frekvenčním rozsahu (radiová komunikace, radar, televize atd.).

Průmyslová elektronika pokrývá vývoj a aplikaci elektronických zařízení v průmyslové výrobě.

Příklady zařízení průmyslové elektroniky:

Frekvenční měniče

Softstartéry pro elektromotory

Programovatelné logické automaty

Fotovoltaické regulátory

Operátorské panely pro ovládání automatizovaných zařízení

Klasifikace elektronických zařízení a zařízení

Zařízení a systémy specifické pro technickou elektroniku lze rozdělit do tří hlavních tříd:

• informace určené k vnímání a sběru, zpracování a uchování, přenosu a příjmu informací za účelem měření, řízení a vlivu na technologické procesy;

• energie určená pro příjem, přeměnu a přenos elektrické energie;

• technologické, určené k přímému působení toků částic nebo elektromagnetických polí na látku za účelem mechanického, tepelného a jiného zpracování materiálů nebo výrobků.

Jakákoli elektronická instalace používaná v průmyslu obvykle kombinuje několik tříd zařízení, ale ty se liší strukturou, typy použitých elektronických zařízení a prvků a metodami návrhu.Proto je užitečné posuzovat každou třídu zařízení samostatně a klást důraz na příslušné sekce technické elektroniky: informační elektroniku, výkonovou elektroniku a procesní elektroniku.

Viz také:

Počítačová mechatronika, typy a aplikace mechatronických systémů